Heat Transfer传热学传热学 建筑环境与设备工程专业主干课程之一建筑环境与设备工程专业主干课程之一 ! 建筑环境与设备工程专业主干课程之一建筑环境与设备工程专业主干课程之一 !第十章第十章 传热和换热器传热和换热器Chapter10 The Heat Transfer and Heat ExchangerL o g o建筑工程系 The Department of Construction EngineeringHeat TransferHeat Transfer10-4 换热换热器器计计算及算及换热换热器性能器性能评评价价v分为分为设计计算设计计算和和校核计算校核计算。v换热器热计算的换热器热计算的基本公式基本公式为为传热方程式方程式:热平衡方程式：平衡方程式：L o g o建筑工程系 The Department of Construction EngineeringHeat TransferHeat Transfer一、一、换热器器计算的平均温差法算的平均温差法v平均温差法用作平均温差法用作设计计算算时步步骤如下：如下：（1）初步布置）初步布置换热面，面，计算出相算出相应的的传热系数系数。（2）根据）根据给定条件，由定条件，由热平衡式求出平衡式求出进、出口温度、出口温度中的那个待定的温度中的那个待定的温度。（3）由冷、）由冷、热流体的流体的4个个进、出口温度确定平均温、出口温度确定平均温差，差，计算算时要注意保持修正系数要注意保持修正系数具有合适具有合适的数的数值。（4）由）由传热方程求出所需要的方程求出所需要的换热面面积，并核算，并核算换热面两面两侧有流体的流有流体的流动阻力。阻力。（5）如流）如流动阻力阻力过大，改大，改变方案重新方案重新设计。L o g o建筑工程系 The Department of Construction EngineeringHeat TransferHeat Transfer对于校核于校核计算具体算具体计算步算步骤：（1）先假）先假设一个流体的出口温度，按一个流体的出口温度，按热平衡式平衡式计算算另一个出口温度另一个出口温度（2）根据）根据4个个进出口温度求得平均温差出口温度求得平均温差（3）根据）根据换热器的器的结构，算出相构，算出相应工作条件下的工作条件下的总传热系数系数kL o g o建筑工程系 The Department of Construction EngineeringHeat TransferHeat Transfer（4）已知）已知k、A和和，按，按传热方程式方程式计算在假算在假设出口温度下的出口温度下的（5）根据）根据4个个进出口温度，用出口温度，用热平衡式平衡式计算另一算另一个个，这个个值和上面的和上面的，都是在假，都是在假设出出口温度下得到的，因此，都不是真口温度下得到的，因此，都不是真实的的换热量量（6）比）比较两个两个 值，满足精度要求，足精度要求，则结束，束，否否则，重新假定出口温度，重复，重新假定出口温度，重复(1)(6)，直至，直至满足精度要求。足精度要求。L o g o建筑工程系 The Department of Construction EngineeringHeat TransferHeat Transfer二、效能二、效能- -传热单元数法传热单元数法(1)传热单元数和元数和换热器的效能器的效能换热器的效能按下式定器的效能按下式定义：换热器交器交换的的热流量：流量：L o g o建筑工程系 The Department of Construction EngineeringHeat TransferHeat Transfer下面揭示下面揭示换热器的效能与哪些器的效能与哪些变量有关。量有关。以以顺流流换热器器为例例，并假，并假设则有：有：根据根据热平衡式得：平衡式得：于是：于是：L o g o建筑工程系 The Department of Construction EngineeringHeat TransferHeat Transfer式式，相加：相加：整理：整理：由上一由上一节知道：知道：L o g o建筑工程系 The Department of Construction EngineeringHeat TransferHeat Transfer代入代入式得：式得：把上一把上一节中中 带入上式得：入上式得：L o g o建筑工程系 The Department of Construction Engineering当当时，类似推似推导可得可得由由可写出：可写出：L o g o建筑工程系 The Department of Construction EngineeringHeat TransferHeat Transfer令：令：可写成：可写成：类似的推似的推导可得逆流可得逆流换热器的效能器的效能为：称称为传热单元数元数L o g o建筑工程系 The Department of Construction EngineeringHeat TransferHeat Transfer当冷当冷热流体之一流体之一发生相生相变时，即，即趋于无于无穷大大时，于是上面效能公式可，于是上面效能公式可简化化为：当两种流体的当两种流体的热容相等容相等时， 公式可以公式可以简化化为顺流：流：L o g o建筑工程系 The Department of Construction EngineeringHeat TransferHeat Transferv根据根据及及的定的定义及及换热器两器两类热计算算的任的任务可知，可知，设计计算是已知算是已知求求，而校核而校核计算算则是由是由求取求取值。它。它们计算步算步骤都与平均温差中都与平均温差中对应计算大致相似，算大致相似，故不再故不再细述。述。 三、用效能三、用效能传热单元数法（法）元数法（法）计算算换热器的步器的步骤L o g o建筑工程系 The Department of Construction EngineeringHeat TransferHeat Transfer四、换热器设计时的综合考虑四、换热器设计时的综合考虑 换热器器设计是是综合性的合性的课题，必，必须考考虑出投出投资，运行，运行费用，安全可靠等用，安全可靠等诸多因素。多因素。五、换热器的结垢及污垢热阻五、换热器的结垢及污垢热阻 污垢增加了垢增加了热阻，使阻，使传热系数减小，系数减小，这种种热阻成阻成为污垢垢热阻，用阻，用Rf表示，表示，式中：式中：k为有有污垢后的垢后的换热面的面的传热系数，系数，k0为洁净换热面的面的传热系数。系数。L o g o建筑工程系 The Department of Construction EngineeringHeat TransferHeat Transfer对于两于两侧均已均已结构的管壳式构的管壳式换热器，以管子外表器，以管子外表面面为计算依据的算依据的传热系数可以表示成：系数可以表示成：如果管子外壁没有肋化，如果管子外壁没有肋化，则肋面肋面总效率效率 o = 1。管壳式管壳式换热器的部分器的部分污垢垢热阻可以阻可以查得得。L o g o建筑工程系 The Department of Construction EngineeringHeat TransferHeat Transfer六、换热器性能评价六、换热器性能评价1、单一性能评价；、单一性能评价；2、传热量与功耗比的评价；、传热量与功耗比的评价；3、传热面积与其它性能比的评价；、传热面积与其它性能比的评价；4、能量转换与利用性能比的评价。、能量转换与利用性能比的评价。L o g o建筑工程系 The Department of Construction EngineeringHeat TransferHeat Transfer本章小结本章小结一、换热器计算的平均温差法一、换热器计算的平均温差法二、效能二、效能-传热单元数法传热单元数法三三、用效能、用效能传热单元数法（法）计算换热器的步骤传热单元数法（法）计算换热器的步骤四、换热器设计时的综合考虑四、换热器设计时的综合考虑五、换热器的结垢及污垢热阻五、换热器的结垢及污垢热阻六、换热器性能评价六、换热器性能评价作业：作业：P303：21；22 感谢所有资料原始持有人的辛勤劳动！感谢所有资料原始持有人的辛勤劳动！